DE3506808A1 - METHOD FOR TREATING KAOLINITE BY FLOTATION - Google Patents
METHOD FOR TREATING KAOLINITE BY FLOTATIONInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Aufbereitung von Kaolinit
durch Flotation Process for processing kaolinite
by flotation
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Kaolinit durch Flotation, insbesondere ein Verfahren, durch das Kaolin und Feldspat im Feinstkornbereich getrennt und beide Mineralien in Reinform in hohen Ausbeuten erhalten werden können.The invention relates to a method for processing kaolinite by flotation, in particular a method separated by the kaolin and feldspar in the finest grain range and both minerals in pure form in high yields can be obtained.
Kaolinit ist ein natürlich vorkommendes Industriemineral, für dessen vielfältige und unterschiedliche Anwendungen als Füllstoff in der Papier- und Keramikindustrie, in der KunststoffIndustrie, bei der Herstellung von Farben, Lacken, Gummi und Kabeln ein großer und steigender Bedarf besteht. Kaolinit entsteht durch exogene (Witterung, Grundwasser) und endogene (hydrothermale heiße Lösungen, Tiefendämpfe) Einflüsse bei überwiegend sauren pH-Werten aus Feldspat (Ulimanns Enzyklopädie der technischen Chemie, Band 13, Seite 509 (1977)). Hohe Qualitätsansprüche an das Kaolinit-Produkt in Bezug auf die Reinheit sind umso schwieriger zu erfüllen, je höher in bestehenden und neu er-.Kaolinite is a naturally occurring industrial mineral for its diverse and varied uses as a filler in the paper and ceramics industry, in the plastics industry, in production There is a great and increasing demand for paints, varnishes, rubber and cables. Kaolinite is created by exogenous (weather, groundwater) and endogenous (hydrothermal hot solutions, deep vapors) influences predominantly acidic pH values from feldspar (Ulimann's Encyclopedia of Technical Chemistry, Volume 13, page 509 (1977)). High quality demands on the kaolinite product in terms of purity are all the more difficult to meet the higher in existing and newly created.
Patentanmeldung -J^- HENKEL KGaAPatent application -J ^ - HENKEL KGaA
D7027 λ, ZR-FE/PatenteD7027 λ, ZR-FE / Patents
schlossenen Kaolinit-Lagerstätten die Anteile von noch nicht kaolinisiertem Feldspat und Quarz sind. Kaolinit muß selektiv von diesen Begleitgesteinen abgetrennt werden.closed kaolinite deposits which are not yet kaolinized feldspar and quartz. Kaolinite must be selectively separated from these accompanying rocks.
0505
Die Aufbereitung des Rohkaolins, der neben dem Hauptmineral Kaolinit meist auch noch Feldspat, Quarz sowie verschiedene Eisen- und Titanminerale enthält, erfolgt meist durch nasse Verfahren, in denen die kaolinithaltige Roherde in Wasser aufgeschlämmt wird. Dem folgenden Trennprozeß liegt eine Trennung der verschiedenen Mineralanteile nach der Korngröße und dem spezifischen Gewicht zugrunde. Da die den Kaolinit begleitenden Mineralien Quarz und Feldspat im allgemeinen gröber sind ("antiparallele Kornverteilung"), gelingt es so, den gröberen Quarz und Feldspat bis zu Korngrößen von 20 μπα von Kaolinit befriedigend abzutrennen (vgl. M.The processing of the raw kaolin, which in addition to the main mineral kaolinite usually also includes feldspar, quartz and Containing various iron and titanium minerals is mostly done by wet processes in which the kaolinite Raw earth is slurried in water. The following separation process is a separation of the various Mineral proportions based on grain size and specific weight. Since those accompanying the kaolinite Minerals quartz and feldspar are generally coarser ("antiparallel grain distribution"), to separate the coarser quartz and feldspar up to grain sizes of 20 μπα from kaolinite satisfactorily (see M.
Clement und H. M. Tröndle; Erzmetall 2_2, H. 3, 131Clement and H. M. Tröndle; Erzmetall 2_2, H. 3, 131
(1969)).(1969)).
Unter dem Aspekt, daß auch Feldspat ein in der keramischen Industrie begehrtes Rohmaterial ist, wird bei der Trennung von Kaolinit und Feldspat aus Rohkaolin angestrebt, neben möglichst reinem Kaolinit zugleich ein Feldspatprodukt zu erhalten, das hohen Ansprüchen für eine industrielle Verwertung in der Glas- und Keramikindustrie genügt. Bekanntermaßen werden dazu mechanische Trennverfahren in wässriger Trübe angewendet. Die Effektivität derartiger Trennverfahren erreicht jedoch dann eine Grenze, wenn die Korngrößen von Kaolinit und Feldspat im Feinstkornbereich sehr nahe beieinander liegen, da das spezifische Gewicht der beiden Minerale (ca. 2,58 g / cm3) praktischIn view of the fact that feldspar is also a popular raw material in the ceramics industry, when separating kaolinite and feldspar from raw kaolin, the aim is to obtain, in addition to the purest possible kaolinite, a feldspar product that meets high standards for industrial use in glass and Ceramic industry is enough. It is known that mechanical separation processes are used in aqueous turbidity for this purpose. However, the effectiveness of such separation processes reaches a limit when the grain sizes of kaolinite and feldspar in the finest grain range are very close to one another, since the specific gravity of the two minerals (approx. 2.58 g / cm 3 ) is practical
Sd 230/438539 3. 04.84Sd 230/438539 03.04.84
Patentanmeldung ~ "3 HENKELKGaAPatent application ~ "3 HENKELKGaA
D7027 ,ς- ZR-FE/PatenteD7027, ς- ZR-FE / patents
gleich ist. In einem solchen Fall ist der Anspruch auf hohe Reinheit beider Endprodukte, Kaolinit und Feldspat, mit einem Verlust in den unauftrennbaren Kornklassen (Feinstkornbereich) verbunden, der wirtschaftlieh deutlich ins Gewicht fällt. Die Trennung von Kaolinit und Feldspat in wässriger Trübe wird im einzelnen erläutert in B. M. Coope, Industrial Minerals, 1979, 33 bis 49 und H. H. Murray, Int. J. of Mineralis equal to. In such a case, the requirement for high purity of both end products, kaolinite and feldspar, is associated with a loss in the inseparable grain classes (finest grain range), which is of considerable economic importance. The separation of kaolinite and feldspar in aqueous turbidity is explained in detail in BM Coope, Industrial Minerals, 1979 , 33 to 49 and HH Murray, Int. J. of Mineral
Processing T_, 263 (1980) . 10Processing T_, 263 (1980). 10
Flotationsverfahren werden in der Praxis der Mineralienreinigung verwendet, um Schwermetalloxide, z.B. Oxide des Eisens und Titans, aus Kaolinit zu entfernen und damit den Weißgrad des Produkts zu verbessern.Flotation processes are used in mineral purification practice to remove heavy metal oxides, e.g. To remove oxides of iron and titanium from kaolinite and thereby improve the whiteness of the product.
Auch sind getrennte Verfahren zur Abtrennung von Kaolinit von Quarz einerseits und Feldspat von Quarz andererseits durch Flotation der Mineralien in Gegenwart eines Amins als Sammler aus H. M. Tröndle, M. Clement und B. Becher, Interceram JL9, 185 und 268 (1970) entsprechend Chemical Abstracts JA' 102589 u (1972) bekannt. Als Sammler in sauren Trüben wurden Hydrochloride und Hydroacetate von langkettigen aliphatischen Aminen verwendet.There are also separate processes for separating kaolinite from quartz on the one hand and feldspar from quartz on the other hand by flotation of the minerals in the presence of an amine as a collector from HM Tröndle, M. Clement and B. Becher, Interceram JL9, 185 and 268 (1970) according to Chemical Abstracts JA ' 102589 u (1972) known. Hydrochlorides and hydroacetates of long-chain aliphatic amines were used as collectors in acidic turbidity.
2^ Flotationsversuche mit Kaolin-Quarz- bzw. Feldspat-Quarz -Mischungen werden ebenfalls in H. M. Tröndle, M. Clement und B. Brehler, Keramische Zeitschrift 2X_, 423 und 489 (1969) , entsprechend Chemical Abstracts 72, 102251 m (1970) beschrieben. Fluorwasserstoff- und chlorwasserstoffsaure wässrige Trüben wurden mit langkettigen aliphatischen Aminen als Sammlern zur Trennung der jeweiligen Kaolinit- bzw. Feldspat-Mineralien von Quarz eingesetzt. Im Verfahren der Trennung des 2 ^ Flotation experiments with kaolin-quartz or feldspar-quartz mixtures are also described in HM Tröndle, M. Clement and B. Brehler, Keramische Zeitschrift 2X_, 423 and 489 (1969), corresponding to Chemical Abstracts 72 , 102251 m (1970) described. Hydrofluoric and hydrochloric acid aqueous pulp were used with long-chain aliphatic amines as collectors to separate the respective kaolinite or feldspar minerals from quartz. In the process of separating the
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07027 _ £. ZR-FE/Patente 07027 _ £ . ZR-FE / patents
Kaolinits von Quarz wurde zudem gefunden, daß eine starke Abnahme des Kaolinitausbringens bei alkalischen pH-Werten der wässrigen Trübe darauf zurückzuführen ist, daß die undissoziierten Aminmoleküle, die gemäß der nachfolgenden Gleichung (1) entstehen, nicht mehr an der negativ geladenen Kaolinoberfläche adsorbieren und damit die Austragung des Kaolinit-Anteils der Trübe mit Hilfe des Ammoniumsalzes verhindern.Quartz kaolinite has also been found to cause a sharp decrease in kaolinite yield with alkaline pH values of the aqueous slurry is due to the fact that the undissociated amine molecules, according to of the following equation (1) arise, no longer adsorb on the negatively charged kaolin surface and thus prevent the kaolinite portion of the sludge from being discharged with the aid of the ammonium salt.
R-NH3 + + OH~ < =* R-NH2 + H3O (1)R-NH 3 + + OH ~ <= * R-NH 2 + H 3 O (1)
Für die Aufbereitung von kaolinit- und feldspathaltigen wässrigen Trüben ist insbesondere der Bereich der Feinstkörnung beider mineralischen Partikel interessant; eine Trennung der beiden Mineralien in diesem Kornbereich im industriellen Maßstab ist bisher nicht möglich. Dieser Bereich spielt jedoch insofern in der Praxis eine hervorragende Rolle als bei der Auswaschung der Kaolinit und Feldspat enthaltenden Lagerstatten Mineraliengemische mit einer Kornverteilung von 90 % kleiner als 30 μπι für Kaolinit und 10 % kleiner als 30 μπι für Feldspat anfallen. Für die Verwendung in der Keramik geeignete Kaoline weisen sogar einen Feinstkornanteil (kleiner als 2 um) von 50 % und mehr auf. Im Bereich dieser Korngrößen bereitet die selektive Flotation in wässriger Trübe große Probleme. Die unmittelbare Flotation zur Trennung von Kaolinit und Feldspat in diesem Kornbereich wurde bisher nicht beschrieben.For the processing of kaolinite and feldspar-containing aqueous pulp, the area of the finest grain size of both mineral particles is of particular interest; a separation of the two minerals in this grain range on an industrial scale has not yet been possible. In practice, however, this area plays an outstanding role as mineral mixtures with a particle size distribution of 90% less than 30 μm for kaolinite and 10% less than 30 μm for feldspar arise in the washing out of the deposits containing kaolinite and feldspar. Kaolins suitable for use in ceramics even have a fine grain fraction (less than 2 μm) of 50% and more. In the range of these grain sizes, selective flotation in aqueous sludge causes major problems. The direct flotation for the separation of kaolinite and feldspar in this grain range has not yet been described.
Es ist bekannt, daß mehrwertige Kationen an den Oberflächen der Mineralpartikel, die in der wässrigen Trübe aufgeschlämmt sind, adsorbiert werden und die FIo-It is known that polyvalent cations are present on the surfaces of the mineral particles in the aqueous turbidity are slurried, adsorbed and the FIo-
Sd 230/438539 3. 04.84Sd 230/438539 03.04.84
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D7027 2·% ZR-FE/PatenteD7027 2 % ZR-FE / Patents
tierbarkeit dieser Mineralpartikel in weiten Grenzen beeinflussen können (B. Dobias, 6. Internationaler Kongreß für grenzflächenaktive Stoffe, Zürich 1972, Seite 563 (1973)). Außerdem sind mehrwertige Kationen in der Lage, mit dem Sammlertensid unter Bildung von Komplexverbindungen oder schwer löslichen Niederschlägen zu reagieren und auf diese Weise das Tensid dem erwünschten Adsorptionsvorgang an der Oberfläche der Mineralpartikel zu entziehen. Damit sinkt erfahrungsgemäß die Flotationsausbeute, wenn nicht erhöhte Mengen des Sammlertensids eingesetzt werden.can influence the animal ability of these mineral particles within wide limits (B. Dobias, 6. Internationaler Congress for Surface-Active Substances, Zurich 1972, page 563 (1973)). Also are polyvalent cations able to work with the collector surfactant with the formation of complex compounds or poorly soluble precipitates to react and in this way the surfactant the desired adsorption process on the surface of the To withdraw mineral particles. Experience has shown that the flotation yield decreases, if not increased quantities of the collector surfactant can be used.
Ein und dasselbe mehrwertige Kation kann - je nach der Zusammensetzung des durch Flotation aufzubereitenden Systems - für den gewählten Sammler (Tensid) sowohl aktivierende wie deaktivierende Wirkung bei der Flotation von Mineralpartikeln zeigen. Wann welche der beiden Eigenschaften dominiert, ist nur empirisch zu ermitteln. In der Regel wirken sich diese Effekte, deren Wirkungsmechanismen im Detail nicht vollständig bekannt sind, im Flotationsprozeß selbst eher störend als förderlich aus. Die unerwünschte Wirkung mehrwertiger Kationen im Flotationsvorgang zu unterbinden, ist daher ein spezielles Problem in der AufbereitungOne and the same polyvalent cation can - depending on the composition of the material to be processed by flotation Systems - for the selected collector (surfactant) both activating and deactivating effect during flotation of mineral particles show. When which of the two properties dominates is only empirical determine. As a rule, these effects work, their mechanisms of action not fully in detail are known to be more disruptive than beneficial in the flotation process itself. The undesirable effect of polyvalent Preventing cations in the flotation process is therefore a special problem in processing
25 der jeweiligen Mineralien.25 of the respective minerals.
Die aktivierende bzw. deaktivierende ("drückende") Wirkung mehrwertiger Metallkationen auf silikatische Mineralien ist zum Teil aus der Literatur bekannt. So wird in Chemical Abstracts 6jB, 116 041a (1968) berichtet, daß Aluminium-, Eisen- und Calciumionen einen aktivierenden Effekt bei der Flotation von Quarz,The activating or deactivating ("pressing") effect of polyvalent metal cations on silicate Minerals is partly known from the literature. It is reported in Chemical Abstracts 6jB, 116 041a (1968), that aluminum, iron and calcium ions have an activating effect in the flotation of quartz,
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07027 f ZR-FE/Patente 07027 f ZR-FE / patents
Feldspat und Sillimanit haben. Wird dabei die Konzentration an Eisen(III)- und Aluminium(III)-Salzen auf Werte oberhalb von 300 mg pro Liter erhöht, tritt in sauren und alkalischen pH-Wert Bereichen ein deutlicher Rückgang der aktivierenden Wirkung bei der Silikatflotation ein.Have feldspar and sillimanite. This increases the concentration of iron (III) and aluminum (III) salts If values are increased above 300 mg per liter, this occurs more clearly in acidic and alkaline pH-value ranges Decrease in the activating effect of silicate flotation.
Die Verwendung kationischer Sammler in sauren Medien bei der Flotationstrennung von Quarz-Feldspat-Sanden in Gegenwart von Kupfer(II)-, Calcium-, Eisen (III)- und Aluminium(III)-Ionen wird in Chemical Abstracts 71, 5014h (1969) beschrieben. In stark schwefelsauren oder salzsauren Medien wirken die genannten Kationen aktivierend auf Feldspat und drückend auf Quarz.The use of cationic collectors in acidic media in the flotation separation of quartz-feldspar sands in the presence of copper (II), calcium, iron (III) and aluminum (III) ions is described in Chemical Abstracts 71 , 5014h (1969) described. In media with strong sulfuric acid or hydrochloric acid, the cations mentioned have an activating effect on feldspar and pressure on quartz.
In Chemical Abstracts _7_i' 147 840p (1973) wird die Feldspattrennung von begleitenden Materialien durch Flotation in Gegenwart von aliphatischen Aminen oder Petroleum-Sulfonaten in stark schwefelsauren Lösungen beschrieben. Den wässrigen Trüben werden SiO2, A1„O_ und Fe_O_ als Aktivatoren zugesetzt, wobei mit steigenden Konzentrationen an Sammlern die Ausbringung an Feldspat aus den Trüben ansteigt.Chemical Abstracts _7_i ' 147 840p (1973) describes the separation of feldspar from accompanying materials by flotation in the presence of aliphatic amines or petroleum sulfonates in strong sulfuric acid solutions. SiO 2 , A1, O_ and Fe_O_ are added to the aqueous pulp as activators, with the output of feldspar from the pulp increasing as the concentration of collectors increases.
in Neue Bergbautechnik 9_, 349 (1979), entsprechend Chemical Abstracts 9_2, 150 570 (1980) wird beschrieben, daß Aluminiumtrichlorid bei der wässrigen Flotation von Feldspat-Quarz-Mischungen in Gegenwart langkettiger aliphatischer Amine eine aktivierende Wirkung auf Feldspat und eine drückende Wirkung auf Quarzanteile in der Trübe ausübt. Das Problem der Trennung von Kaolinit und Feldspat in wässrigen Trüben wird jedoch in keiner der genannten Literaturstellen angesprochen. in Neue Bergbautechnik 9_, 349 (1979), corresponding to Chemical Abstracts 9_2, 150 570 (1980) it is described that aluminum trichloride has an activating effect on feldspar and a depressing effect in the aqueous flotation of feldspar-quartz mixtures in the presence of long-chain aliphatic amines Exercises quartz in the turbidity. However, the problem of the separation of kaolinite and feldspar in aqueous sludge is not addressed in any of the cited references.
Sd 230/438539 3. 04.84Sd 230/438539 03.04.84
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D 7 0 2 7 ZR-FE/PatenteD 7 0 2 7 ZR-FE / Patents
'J ·'J ·
Es wurde nun gefunden, daß es zur Trennung von Kaolinit und Feldspat durch Flotation keineswegs notwendig ist, die wässrige Trübe mit Hilfe von Halogenwasserstoffsäuren oder Schwefelsäure auf stark saure pH-Werte einzustellen. Eine selektive Trennung von Kaolinit und Feldspat gelingt vielmehr auch bei natürlichem pH-Wert, der sich bei Aufschlämmung der Mineralien in Wasser auf einen Wert von 5 bis 8 einstellt. Es wurde außerdem gefunden, daß im natürlichen pH-Wert-Bereich der Zusatz dreiwertiger Metallionen, beispiels-It has now been found that it can be used to separate kaolinite and feldspar by flotation is by no means necessary, the aqueous turbidity with the help of hydrohalic acids or to adjust sulfuric acid to strongly acidic pH values. A selective separation of kaolinite Rather, feldspar also works at a natural pH value, which increases when the minerals are slurried adjusts to a value of 5 to 8 in water. It has also been found that in the natural pH range the addition of trivalent metal ions, for example
3+ 3+
weise Al oder Fe , in Form entsprechender Salze, die Selektivität bei der Flotationstrennung von Kaolinit
und Feldspat im Feinstkornbereich deutlich verbessert. Es wurde weiterhin gefunden, daß bei Einstellung
der wässrigen Trübe auf natürliche pH-Werte und Verwendung dreiwertiger Metallionen die Flotation mit
anionischen Tensiden als Sammlern gegenüber der kationischen Flotation vorteilhaft ist.3+ 3+
wise Al or Fe, in the form of corresponding salts, significantly improves the selectivity in the flotation separation of kaolinite and feldspar in the finest grain range. It has also been found that when the aqueous slurry is adjusted to natural pH values and trivalent metal ions are used, flotation with anionic surfactants as collectors is advantageous over cationic flotation.
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur selektiven Trennung von Kaolinit und Feldspat durch Flotation in wässriger Trübe, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Flotation bei einem pH-Wert der Trübe, der sich natürlicherweise bei Aufschlämmen der Mineralienmischung in Wasser einstellt, unter Verwendung von wasserlöslichen Salzen mit dreiwertigen Metallionen als Aktivatoren und Depressoren und in Gegenwart kationischer oder anionischer Tenside als Sammlern sowie gegebenenfalls unter Zusatz sonstiger, in der Flotation üblicher Hilfsstoffe durchführt.The invention therefore relates to a method for the selective separation of kaolinite and feldspar by flotation in aqueous slurry, which is characterized in that the flotation is carried out at a pH value of the slurry, which occurs naturally when the mineral mixture is slurried in water, using of water-soluble salts with trivalent metal ions as activators and depressors and in the presence cationic or anionic surfactants as collectors and, if necessary, with the addition of other, Performs in the flotation of conventional auxiliaries.
Der pH-Wert, bei dem das Verfahren erfindungsgemäß durchgeführt wird, liegt im allgemeinen im Bereich
zwischen 5 und 8. Dieser pH-Wert ergibt sich dann,
35The pH value at which the process is carried out according to the invention is generally in the range between 5 and 8. This pH value is then obtained
35
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D7027 ZR-FE/PatenteD7027 ZR-FE / Patents
wenn die in fester Form abgebauten Mineralienmischungen in Leitungswasser oder vollentsalztem Wasser aufgeschlämmt werden oder die Mineralienmischung unter hohem Druck mit Wasserstrahlung aus dem Felsgestein ausgewaschen und zutage gefördert wird. Der Zusatz großer Mengen aktivierender Säuren, beispielsweise Halogenwasserstoffsäure oder Schwefelsäure, zur Einstellung eines stark sauren pH-Wertes, wie er aus dem Stand der Technik bei derartigen Flotationsverfahren zwingend einzustellen war, ist für das Erreichen einer effektiven und selektiven Trennung von Kaolinit und Feldspat gemäß der Erfindung nicht mehr erforderlich.when the mineral mixtures broken down in solid form are suspended in tap water or fully demineralized water or the mineral mixture under high pressure with water jets from the rock is washed out and brought to light. The addition of large amounts of activating acids, for example Hydrohalic acid or sulfuric acid, for adjustment a strongly acidic pH value, as it is from the prior art in such flotation processes It was imperative to set it in order to achieve an effective and selective separation of kaolinite and Feldspar is no longer required according to the invention.
Erfindungsgemäß werden den wässrigen Trüben außerdem als Aktivatoren bzw. Depressoren Salze dreiwertiger Metallionen zugesetzt. Dabei werden Salze oder PoIysalze des Aluminiums und Eisen(III)-Salze verwendet.According to the invention, the aqueous slurries also become trivalent salts as activators or depressors Metal ions added. Salts or poly salts are used here of aluminum and ferric salts are used.
In der Praxis werden mit Vorteil die schwefelsauren Salze dreiwertiger Metalle eingesetzt. Die Konzentration der Salze liegt dabei im Bereich von 50 bisIn practice, the sulfuric acid salts of trivalent metals are used with advantage. The concentration the salt is in the range from 50 to
2000 g/t, bevorzugt bei 100 bis 1000 g/t, bezogen auf2000 g / t, preferably 100 to 1000 g / t, based on
das wasserfreie Metallsalz.the anhydrous metal salt.
Besonders bevorzugt werden gemäß der vorliegenden Erfindung Aluminiumsalze, beispielsweise Aluminiumsulfat, verwendet. Es wurde nämlich gefunden, daß das Al(III)-Ion in wässrigen Trüben bei pH-Werten im Bereich von 5 bis 8 aktivierend auf Kaolinit und desaktivierend, d.h. drückend, auf Feldspat einwirkt. Durch die Zugabe von Aluminiumsalzen zur wässrigen Trübe werden bei der Flotation Konzentrate mit höherer Kaolinitkonzentration erhalten. Gleichzeitig wird die Ausbringung an Kaolinit gesteigert, so daß als Flotationsrest auch Feldspat in einer höheren Reinheit anfällt.According to the present invention, aluminum salts are particularly preferred, for example aluminum sulfate, used. It has been found that the Al (III) ion in aqueous turbidity at pH values in the range from 5 to 8 activating on kaolinite and deactivating, i.e. pressing, on feldspar. By adding aluminum salts to the aqueous slurry, concentrates with a higher concentration are obtained during flotation Kaolinite concentration obtained. At the same time, the output of kaolinite is increased, so that as flotation residue Feldspar is also obtained in a higher purity.
W230/438539 3. 04.84W230 / 438539 03.04.84
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07027 -Aj. ZR-FE/Patente 07027 -Aj. ZR-FE / patents
Als Sammler können in dem erfindungsgemäßen Verfahren kationische oder anionische Tenside verwendet werden. Als kationische Tenside werden dazu Verbindungen aus der Gruppe Monoalkyltrimethylammoniumverbindungen, Dialkyldimethylammoniumverbindungen, Alkylarylammoniumverbindungen, Alkylamine, Hydroxylamine und/oder Hydroxyalkylaminpolyglykolether verwendet, wobei die genannten Verbindungen bevorzugt Alkylgruppen mit 12 bis 18 C-Atomen enthalten. Als Arylreste kommen bevor-As a collector in the method according to the invention cationic or anionic surfactants can be used. For this purpose, compounds are selected as cationic surfactants the group of monoalkyltrimethylammonium compounds, dialkyldimethylammonium compounds, alkylarylammonium compounds, Alkylamines, hydroxylamines and / or hydroxyalkylamine polyglycol ethers are used, the compounds mentioned preferably contain alkyl groups with 12 to 18 carbon atoms. As aryl residues,
10 zugt Phenyl- und/oder Benzylreste in Frage.10 gives phenyl and / or benzyl radicals in question.
Der Einsatz von Aluminiumionen bei der durch Flotation erreichten Trennung von Kaolinit und Feldspat ermöglicht jedoch insbesondere eine Verfahrensführung unter Zusatz anionischer Tenside als Sammler. Die Flotation mit anionischen Sammlern hat sich überraschenderweise insofern als besonders vorteilhaft gegenüber der Flotation mit kationischen Tensiden herausgestellt, als im Erz vorhandene Schwermineralanteile vor der Flotation von Kaolinit abgetrennt werden können, was zu einem höheren Weißegrad des Kaolinitkonzentrates und einer ebenfalls verbesserten Qualität des Feldspatrestes führt. Zudem wird die nachfolgende Aufbereitung ^ des Kaolinits insofern erleichtert, als anionischeThe use of aluminum ions in the separation of kaolinite and feldspar achieved by flotation is made possible however, in particular a procedure below Addition of anionic surfactants as a collector. The flotation with anionic collectors has surprisingly to the extent that it is particularly advantageous compared to flotation with cationic surfactants, as Heavy mineral fractions present in the ore can be separated from kaolinite before flotation, which leads to a higher degree of whiteness of the kaolinite concentrate and a likewise improved quality of the feldspar residue leads. In addition, the subsequent processing ^ of the kaolinite is facilitated to the extent that it is anionic
Tenside leichter von der Oberfläche der Kaolinitteilchen desorbiert werden können als kationische Tenside. Zudem ist zu berücksichtigen, daß allein schon aufgrund ihres Umweltverhaltens anionische Tenside gegenüber kationischen Tensiden zu bevorzugen sind.Surfactants can be more easily desorbed from the surface of the kaolinite particles than cationic surfactants. In addition, it must be taken into account that, simply because of their environmental behavior, anionic surfactants are used cationic surfactants are preferred.
3030th
Als anionische Tenside werden bevorzugt Verbindungen aus der Gruppe Fettsäuren, Alkylsulfate, Alkylethersulfate, Alkylbenzolsulfonate, Petrolsulfonate, Estersulfonate, Alkylsu]fosuccinate, Alkylsulfosuccinamide, Alkylphosphate und/oder Alkyletherphosphate verwendet. Dabei finden besonders bevorzugt Alkylbenzolsulfonate,Preferred anionic surfactants are compounds from the group consisting of fatty acids, alkyl sulfates, alkyl ether sulfates, Alkylbenzenesulfonates, petroleum sulfonates, ester sulfonates, Alkylsu] fosuccinates, alkylsulfosuccinamides, Alkyl phosphates and / or alkyl ether phosphates are used. Particularly preferred are alkylbenzenesulfonates,
Patentanmeldung -WT- HENKEL KGaAPatent application -WT- HENKEL KGaA
D7027 > J2 ZR-FE/PatenteD7027> J2 ZR-FE / patents
Petrolsulfonate, Fettalkoholsulfate, Estersulfonate und/oder Alkylsulfosuccinate mit den oben genannten Kettenlängen der Alkylreste Verwendung.Petroleum sulfonates, fatty alcohol sulfates, ester sulfonates and / or alkyl sulfosuccinates with those mentioned above Chain lengths of the alkyl radicals use.
Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, Mischungen von kationischen und anionischen Tensiden mit nichtionischen Zusätzen, beispielsweise Fettalkohol, Alkylpolyglykolethern und/oder Alkylphenolpolyglykolethern, zu verwenden.According to the method of the present invention it is also possible to use mixtures of cationic and anionic Surfactants with nonionic additives, for example fatty alcohol, alkyl polyglycol ethers and / or alkylphenol polyglycol ethers, to use.
1010
Die Konzentration an Tensiden, die erfindungsgemäß als Sammler verwendet werden, liegt im Bereich von 50 bis 2000 g/t, bevorzugt bei 100 bis 1000 g/t.The concentration of surfactants that are used as collectors according to the invention is in the range from 50 to 2000 g / t, preferably 100 to 1000 g / t.
Erfindungsgemäß können für die durch Flotation bewirkte Trennung von Kaolinit und Feldspat der wässrigen Trübe weitere, in der Flotation bekanntermaßen verwendete Hilfsstoffe zugesetzt werden. Als solche Hilfsstoffe sind beispielsweise Schäumer einerseits oder Antischaummittel andererseits zu nennen, die im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren jedoch nicht zwingend notwendig sind.According to the invention, for the separation of kaolinite and feldspar brought about by flotation, the aqueous Cloudy other auxiliaries known to be used in flotation can be added. As such auxiliaries are, for example, foaming agents on the one hand or anti-foaming agents on the other hand, which in contrast however, are not absolutely necessary for methods known from the prior art.
Bei Verwendung der erfindungsgemäß vorgesehenen Bestandteile wird in der Mineralienmischung von Kaolinit und Feldspat die erste Komponente flotiert, während Feldspat mit im Vergleich zu Verfahren aus dem Stand der Technik überraschend hoher Reinheit als Flotationsrest anfällt. Die jeweiligen Flotationsschritte werden - in Abhängigkeit von den Qualitätsanforderungen an die Produkte - gegebenenfalls wiederholt, wobei insbesondere im Feinstkornbereich eine selektive Trennung der beiden Komponenten erreicht wird. Erfindungsgemäß reicht ein weiterer Nachreinigungsschritt aus, um Konzentrate mit einem Kaolinitgehalt zwischen 93 und 97 % zu erhalten.When using the constituents provided according to the invention, kaolinite is used in the mineral mixture and feldspar the first component floats, while feldspar with compared to method from the state the technology of surprisingly high purity is obtained as flotation residue. The respective flotation steps are - depending on the quality requirements of the products - repeated if necessary, whereby A selective separation of the two components is achieved, especially in the finest grain range. According to the invention A further post-cleaning step is sufficient to remove concentrates with a kaolinite content between 93 and get 97%.
Sd230/438539 3. 04.84Sd230 / 438539 03/04/84
Patentanmeldung -JdT- HENKELKGaAPatent application -JdT- HENKELKGaA
D7027 'Jb- ZR-FE/PatenteD7027 'Jb- ZR-FE / Patents
Der durch Flotation erhaltene Kaolinitanteil wird in nachfolgenden Verfahrensschritten aufgearbeitet. Dabei werden die auf der Oberfläche adsorbierten Tenside desorbiert. Bei den bevorzugt verwendeten anionischen Tensiden erfolgt die Bindung des Tensidmoleküls an die negativ geladene Oberfläche der Kaolinitpartikel über die aus dreiwertigen Metallionen bestehenden Ionenbrücken, so daß die anionischen Tenside leichter von der Oberfläche des Kaolinits desorbiert werden können als kationische Tensidmoleküle.The kaolinite fraction obtained by flotation is worked up in the following process steps. Included the surfactants adsorbed on the surface are desorbed. The preferred anionic ones Surfactants bind the surfactant molecule to the negatively charged surface of the kaolinite particles the ion bridges consisting of trivalent metal ions, so that the anionic surfactants more easily from The surface of the kaolinite can be desorbed as cationic surfactant molecules.
f Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens f Another advantage of the method according to the invention
ist darin zu sehen, daß die durch anionische oder kationische Tenside bewirkte Flotation von Kaolinit in Gegenwart von dreiwertigen Metallionen, bevorzugt AIuminium(III)-Ionen, weitgehend unabhängig ist von der Wasserhärte und vom Gehalt der Trübe an indifferenten Elektrolyten. Zweiwertige Ionen, beispielsweise Calcium- oder Magnesiumionen, verbessern zwar ebenfalls die Selektivität bei der Flotation der Kaolinit-/Feldspat-Mineralmischung, jedoch tritt dieser Effekt erst bei sehr hohen lonenkonzentrationen ein, die den Zusatz der genannten Ionen zur Flotationstrübe unwirtschaftlich machen würden.can be seen in the fact that the flotation of kaolinite caused by anionic or cationic surfactants in Presence of trivalent metal ions, preferably aluminum (III) ions, is largely independent of the water hardness and the indifferent content of the turbidity Electrolytes. Bivalent ions, for example calcium or magnesium ions, also improve the selectivity in the flotation of the kaolinite / feldspar mineral mixture, however, this effect only occurs at very high ion concentrations that require the addition the said ions would make the flotation pulp uneconomical.
Besonders bewährt hat sich die durch Flotation bewirkte selektive Trennung von Kaolinit und Feldspat gemäß der Erfindung im Bereich geringer Korngrößen der beteiligten Mineralien, d.h. insbesondere dann, wenn herkömmliche Trennverfahren große Probleme mit sich brachten. Korngrößen im Bereich von 30 bis 2 um werden für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt.The selective separation of kaolinite and feldspar brought about by flotation has proven particularly useful of the invention in the range of small grain sizes of the minerals involved, i.e. especially when conventional separation processes presented major problems. Grain sizes are in the range of 30 to 2 µm preferred for the application of the method according to the invention.
Normalerweise ist bei den für die flotative Trennung von Kaolinit und Feldspat in Frage kommenden Rohprodukten der Quarzgehalt aufgrund eines vorher durch-Normally, the raw products used for the flotative separation of kaolinite and feldspar are used the quartz content due to a previously
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07027 * /7T* ZR-FE/Patente 07 027 * / 7 T * ZR-FE / patents
laufenen Trennprozesses außerordentlich gering, so daß Quarz nicht abgetrennt werden muß. Es ist jedoch auch möglich, bei hohem Quarzgehalt des Rohproduktes nach der Flotation von Kaolinit durch erneute Aktivierung mit Aluminiumionen und Zugabe eines Sammlers Feldspat zur Abtrennung von Quarz zu flotieren. Dies geschieht dann praktisch nach aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren.ongoing separation process extremely low, so that Quartz does not have to be separated. It is, however, also possible to add to the raw product if the quartz content is high the flotation of kaolinite by reactivating it with aluminum ions and adding a collector of feldspar to float to separate quartz. This then takes place practically in accordance with known from the prior art Procedure.
Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele näher erläutert.The invention is illustrated in more detail by the following examples.
Die Flotationsversuche wurden in einer Humboldt-Wedag-Laborflotationszelle von 1 1 bzw. 2 1 Inhalt mit einer Kaolinit/Feldspat/Quarz-Fraktion einer Teilchengröße von 90 % kleiner 20 um durchgeführt. Diese Fraktion war der Zwischenstufe einer herkömmlichen Kaolinit-Aufbereitungsanlage entnommen worden.The flotation tests were carried out in a Humboldt-Wedag laboratory flotation cell of 1 1 or 2 1 content with a kaolinite / feldspar / quartz fraction of one particle size carried out by 90% smaller than 20 µm. This fraction was the intermediate stage in a conventional kaolinite preparation plant been taken.
Die Selektivität der Flotation, d.h. der Gehalt an Kaolinit und Feldspat im Konzentrat bzw. im Flotationsrest, wurde nach der bekannten Methode über den Glühverlust
(DIN 51 081 zur Prüfung keramischer Roh- und Werkstoffe durch Gewichtsänderung beim Glühen (Juli
1979)) ermittelt.
25The selectivity of the flotation, ie the content of kaolinite and feldspar in the concentrate or in the flotation residue, was determined according to the known method via the loss on ignition (DIN 51 081 for testing ceramic raw materials by weight change during annealing (July 1979)).
25th
Die Mineralienmischung wurde 5 min in der Flotationszelle vorbehandelt, wobei in den Beispielen 2 bis 4 aktivierende Zusätze (Schwefelsäure und/oder Aluminiumsulfat) zugegeben wurden. Anschließend wurde die wässrige Lösung eines kationischen Sammlers Araphen G2D zugesetzt. Die Flotation erfolgte unter Zusatz eines handelsüblichen Schäumers (Araphen ' G2D15).The mineral mixture was pretreated for 5 minutes in the flotation cell, in Examples 2 to 4 activating additives (sulfuric acid and / or aluminum sulfate) were added. Then the aqueous solution of a cationic collector Araphen G2D added. The flotation was carried out with an additive a commercially available foamer (Araphen 'G2D15).
Die Ergebnisse sind der nachfolgenden Tabelle 1 zu entnehmen.The results are shown in Table 1 below.
Sd 230/438539 3. 04.84Sd 230/438539 03.04.84
COCO
toto
POPO
mit kationischem Sammler Araphen G2Dwith cationic collector Araphen G2D
(g/t)(g / t)
Substanzsubstance
Konzentrationconcentration
(g/t)(g / t)
Gehalt anContent of
Kaolinit (%)Kaolinite (%)
AusbringungApplication
(%)(%)
Gehalt anContent of
Kaolinit (%)Kaolinite (%)
+ H2SO4 + H 2 SO 4
392392
o.O.
-O.-O.
Q CDQ CD
Q
% Q
%
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D7027 ,, ZR-FE/Patente D7027 ,, ZR-FE / Patents
Ergebnis;Result;
Während gemäß Beispiel 1 (ohne aktivierende Zusätze) eine ausgesprochen schlechte Trennleistung der Flotation sowohl hinsichtlich der Ausbringung an Kaolinit im Konzentrat als auch hinsichtlich des Kaolinitgehaltes im Flotationsrest erzielt wurde, konnte durch den Schwefelsäurezusatz (Beispiel 2) die Selektivität verbessert werden. Der Zusatz von Aluminiumsulfat verbesserte die Selektivität bei der Flotation erheblich, so daß schon durch einen einzigen Nachreinigungsschritt Konzentrate mit einem hohen Kaolinitgehalt erhalten wurden.While according to Example 1 (without activating additives) the flotation separation performance was extremely poor both with regard to the application of kaolinite in the concentrate and with regard to the kaolinite content was achieved in the flotation residue, the selectivity was increased by the addition of sulfuric acid (Example 2) be improved. The addition of aluminum sulfate significantly improved the selectivity in the flotation, so that concentrates with a high kaolinite content are obtained in a single subsequent cleaning step became.
Anstelle des kationischen Sammlers der Beispiele 1 bis 4 wurde Cetylpyridiniumchlorid als kationischer Sammler eingesetzt. Die Ergebnisse sind der nachfolgenden Tabelle 2 zu entnehmen.Instead of the cationic collector of Examples 1 to 4, cetylpyridinium chloride was used as a cationic collector. The results are as follows Table 2.
Sd 230/438539 3. 04.84Sd 230/438539 03.04.84
LOLO
ΙΌ OΙΌ O
Ausbringung und Selektivität bei der Flotation von Kaolinit/Feldspat mit kationischem Sammler (Cetylpyridiniumchlorid)Output and selectivity in the flotation of kaolinite / feldspar with cationic collector (cetylpyridinium chloride)
I II I
3L3L
Q.Q.
ro
-jro
-j
(g/t)Collector
(g / t)
SubstanzAdd
substance
Konzentration
(g/t)etch
concentration
(g / t)
Gehalt an
Kaolinit
(%)Kon:
Content of
Kaolinite
(%)
Ausbringung
(%)sentrate
Application
(%)
Gehalt an
Kaolinit
(%)Flotation residue
Content of
Kaolinite
(%)
Patentanmeldung ~ Vo- HENKELKGaAPatent application ~ Vo- HENKELKGaA
D 7 0 2 7 ^ Ag ^ ZR-FE/PatenteD 7 0 2 7 ^ Ag ^ ZR-FE / Patents
Ergebnis:Result:
Auch bei Verwendung von Cetylpyridiniumchlorid als kationischem Sammler wurde eine deutliche Erhöhung der Selektivität der Trennung sowie eine Erhöhung der ausgebrachten Menge bei Zugabe von Aluminiumsulfat gemessen. Even when using cetylpyridinium chloride as a cationic collector, there was a significant increase in The selectivity of the separation and an increase in the amount applied were measured when aluminum sulfate was added.
Im Unterschied zu den Beispielen 1 bis 7 wurde die Flotation mit einem anionischen Sammler (Natriumalkylbenzolsulfonat) in Abwesenheit (Beispiel 8) bzw. in Gegenwart (Beispiele 9 bis 11) aktivierender Zusätze durchgeführt. Die Ergebnisse sind der nachfolgenden Tabelle 3 zu entnehmen.In contrast to Examples 1 to 7, the flotation was carried out with an anionic collector (sodium alkylbenzenesulfonate) in the absence (Example 8) or in the presence (Examples 9 to 11) of activating additives carried out. The results are shown in Table 3 below.
Sd230/438539 3. 04.84Sd230 / 438539 03/04/84
U) OU) O
NONO
αϊαϊ
Ausbringung und Selektivität bei der Flotation von Kaolinit / Feldspat mit anionischem Sammler (Natriumalkylbenzolsulfonat)Output and selectivity in the flotation of kaolinite / feldspar with anionic collector (sodium alkylbenzenesulfonate)
SL αSL α
(g/t)(g / t)
Substanzsubstance
Konzentration
(g/t)etch
concentration
(g / t)
Gehalt anContent of
Kaolinit (%)Kaolinite (%)
Ausbringung
{%) centrate
Application
{%)
Gehalt anContent of
Kaolinit (%)Kaolinite (%)
+ H2SO4 A1 2 (SO 4 ) 3
+ H 2 SO 4
392273
392
σ οσ ο
N)N)
Imin the
"/ξ OO"/ ξ OO
Patentanmeldung - &ί - HENKEL KGaAPatent application - & ί - HENKEL KGaA
D7027 ZR-FE/PatenteD7027 ZR-FE / Patents
-to--to-
Ergebnis; Result ;
Während die Verwendung eines anionischen Sammlers in Abwesenheit aktivierender Zusätze relativ schlechte Ergebnisse hinsichtlich der Ausbringung an Kaolinit und dem Restgehalt an Kaolinit im Flotationsrest erbrachte, wurde bei Zusatz von Al (III)-Ionen zur Flotationslösung eine selektive Trennung von Kaolinit und Feldspat erreicht, wobei sowohl die Ausbringung an Kaolinit als auch der Gehalt an Kaolinit im Flotationsrest deutlich günstiger waren als bei Verwendung von Schwefelsäure als Aktivator.While the use of an anionic collector in the absence of activating additives is relatively poor Produced results with regard to the spread of kaolinite and the residual kaolinite content in the flotation residue, When Al (III) ions were added to the flotation solution, a selective separation of kaolinite and Feldspar achieved, with both the output of kaolinite and the kaolinite content in the flotation residue were significantly cheaper than when using sulfuric acid as an activator.
Sd23O/438539 3 04.84Sd23O / 438539 3 04.84
Claims (11)
dreiwertigen Metallionen als Aktivatoren (und Depressoren undb) using water-soluble salts with
trivalent metal ions as activators (and depressors and
Tenside als Sammler sowiec) in the presence of cationic and / or anionic ones
Surfactants as collectors as well
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